Argonne berkolaborasi dalam analisis urutan virus COVID-19 terbesar di AS: Memverifikasi masalah mutasi

Argonne berkolaborasi dalam analisis urutan virus COVID-19 terbesar di AS: Memverifikasi masalah mutasi


Newswise – Sumber daya komputasi Argonne mendukung analisis komprehensif terbesar COVID-19 urutan genom di AS dan membantu memperkuat bukti mutasi protein.

Sebelum COVID-19 Pertama kali memasuki Amerika Serikat pada bulan Maret, Rumah Sakit Metodis Houston telah memulai persiapan untuk menguji dan mengurutkan virus dalam skala besar, mengingat berita yang keluar dari Wuhan, Cina.

Antara Maret 5, ketika kasus pertama muncul di metropolitan Houston, dan Juli 7, dokter / peneliti di Houston Methodist mengurutkan genom lebih 5,085 strain virus. Ini menyumbang hampir 10 persen dari COVID-19 kasus yang datang melalui 2,400sistem kesehatan Houston Methodist -bed, selama dua gelombang berbeda yang terjadi dalam kerangka waktu itu.

99 persen tidak 100 persen. Jika ada mutasi yang menyumbang hanya satu persen dari populasi, dan Anda menekan atau membasmi mayoritas, Anda dapat meningkatkan beberapa sifat dari satu persen itu, apakah itu virulensi atau penularan, dan kemudian itu adalah permainan bola yang berbeda. ” – James Davis, ilmuwan staf Argonne

Kolaborator dari Universitas Texas di Austin, Weill Cornell Medical College, Universitas Chicago dan Departemen Energi AS (KELINCI BETINA) Laboratorium Nasional Argonne bekerja sama untuk menganalisis data dan mencoba menghubungkan hasil pasien dengan ciri virus.

Ini adalah analisis urutan virus terbesar di AS saat ini dan merupakan salah satu cuplikan urutan paling komprehensif dan berkelanjutan yang berasal dari awal wabah, ”kata James Davis, staf ilmuwan di divisi Ilmu dan Pembelajaran Data Argonne. orang Ini juga memberikan gambaran yang lebih jelas tentang bagaimana strain berkembang. “

Selama penelitian, kelompok tersebut membantu memperkuat pengamatan dan kekhawatiran internasional bahwa mutasi pada protein lonjakan virus telah menjadi dominan, mendorong COVID-19tingkat penularan seperti yang disaksikan oleh gelombang kedua yang melonjak melalui Houston sekitar pertengahan Mei.

Makalah yang menjelaskan metode dan hasil mereka dipublikasikan di jurnal mBio di bulan Oktober 30.

Mutasi pada lonjakan itu – yang bertanggung jawab untuk menyusup ke sistem kekebalan manusia dan target penelitian vaksin saat ini – berada dalam asam amino yang disebut Gly.614 dan merupakan hasil dari satu protein, asam aspartat, bermutasi menjadi yang lain, glisin.

Selama bagian awal pandemi, Maret hingga April, Gly614 hanya satu varian di antara banyak lainnya. Tetapi selama gelombang kedua di bulan Mei, Davis mengenang, semua kasus yang mereka susun di Houston Methodist menunjukkan bahwa Gly614 telah berkembang biak sampai menjadi asam amino dominan dalam protein lonjakan.

Bahkan, ditemukan di atas 99 persen dari varian yang diurutkan.

SARS-CoV-2 virus sangat terkonservasi, jadi setiap kali Anda melihat perubahan seperti ini, akan lebih luar biasa karena Anda tidak cenderung melihat banyak mutasi, ”katanya. orang Saya tidak yakin apakah itu membuat virus lebih ganas atau lebih mudah ditularkan, tetapi penelitian menunjukkan beberapa data yang menunjukkan bahwa pasien dengan Gly614 mutasi memiliki viral load yang lebih besar, meskipun mereka tidak selalu lebih sakit. “

Bertepatan dengan Gly614 pada gelombang kedua, pasien cenderung lebih muda, menunjukkan gejala yang tidak terlalu parah, lebih cenderung menjadi Hispanik / Latin, dan tinggal di daerah dengan pendapatan rata-rata yang lebih rendah. Namun, alasannya masih belum jelas dan mereka berharap sumber daya komputasi Argonne akan membuka pintu penyebabnya.

Hubungan kerja yang sudah ada, Houston Methodist mendekati Argonne untuk bantuan analisis urutan genom dari 5,000-plus COVID strain, serta analisis filogenetik, yang melihat perubahan dalam suatu organisme atau fitur tertentu dari waktu ke waktu.

Melalui Proyek Pusat Sumber Daya Bioinformatika, yang didukung oleh Institut Nasional Alergi dan Penyakit Menular, Argonne menyediakan sumber daya komputasi dan teknis untuk para kolaborator yang melakukan proyek data berbasis biologi yang besar. Dalam hal ini, ia mengatur komponen sekuensing, termasuk kendali mutu, penyelarasan genom dan pembangunan pohon filogenetik.

Untuk virus, ia memiliki genom yang cukup besar, “kata Davis,jadi, prosesnya menjadi mahal secara komputasi. ” Namun dengan persenjataan komputernya, baik yang besar maupun super, Argonne siap menangani masuknya data.

Aspek lain dari pekerjaan itu melibatkan teknik kecerdasan buatan yang disebut pembelajaran mesin. Sementara fokus pembelajaran mesin di antara banyak lembaga penelitian, termasuk Argonne, berfokus pada menentukan bagaimana obat dapat berinteraksi COVID-19, Marcus Nguyen berharap dapat memprediksi apakah urutan virus pada akhirnya dapat memprediksi hasil pasien atau demografi pasien.

Nguyen, seorang spesialis penelitian dengan janji bersama di Argonne dan University of Chicago, melihat korelasi antara urutan genom dan informasi pasien.

Proses ini melatih algoritme pembelajaran mesin pada urutan genomik dari Houston Methodist, serta hasil pasien sebelumnya – lama rawat di rumah sakit, kebutuhan ventilasi mekanis, kematian – untuk secara potensial menentukan hasil tersebut.

Sayangnya, kami tidak mendapatkan hasil yang kami harapkan, ”kata Nguyen. orang Meskipun ada beberapa korelasi yang ditemukan di berbagai bagian metadata pasien, saya rasa tidak ada apa pun dalam genom yang menunjukkan hasil akhir pasien, jadi pasti ada hal lain yang terjadi. “

Sementara kelompok tersebut mengamati variasi lain dalam lonjakan, penelitian berlanjut pada Gly614 untuk memahami dinamikanya dan menentukan peran apa, jika ada, yang mungkin dimainkannya dalam terapi pengobatan.

Ini akan membantu dalam pengembangan vaksin karena menunjukkan begitu banyak urutan yang berbeda dan begitu banyak varian sehingga Anda mendapatkan gambaran yang cukup bagus tentang apa yang harus dicari dalam hal varian apa yang dominan dalam populasi, ”kata Davis.

Meskipun virus tetap agak stabil, hingga saat ini, penelitian ini – dan sejarah alam – telah menunjukkan bahwa hanya dibutuhkan satu mutasi untuk menciptakan dampak yang kuat pada kehidupan, baik besar maupun kecil.

99 persen tidak 100 persen, ”Davis menunjukkan. orang Jika ada mutasi yang menyumbang hanya satu persen dari populasi, dan Anda menekan atau membasmi mayoritas, Anda dapat meningkatkan beberapa sifat dari satu persen itu, apakah itu virulensi atau penularan, dan kemudian itu adalah permainan bola yang berbeda. ”

Penelitian ini muncul di artikelArsitektur Molekuler Penyebaran Dini dan Gelombang Kedua Besar dari SARS-CoV-2 Virus di Area Metropolitan Utama, ”di mBio, Okt. 30, 2020. Maulik Shukla, dari Argonne dan University of Chicago, termasuk di antara rekan penulis.

Pendanaan penelitian disediakan oleh National Institutes of Health (NIH) Institut Nasional Alergi dan Penyakit Menular (NIAID) Pusat sumber daya Bioinformatika Bakteri dan Virus.

Laboratorium Nasional Argonne mencari solusi untuk menekan masalah nasional dalam ilmu pengetahuan dan teknologi. Laboratorium nasional pertama bangsa, Argonne melakukan penelitian ilmiah dasar dan terapan terdepan di hampir setiap disiplin ilmu. Peneliti Argonne bekerja erat dengan para peneliti dari ratusan perusahaan, universitas, dan federal, lembaga negara bagian dan kota untuk membantu mereka memecahkan masalah spesifik mereka, memajukan kepemimpinan ilmiah Amerika dan mempersiapkan bangsa untuk masa depan yang lebih baik. Dengan karyawan lebih dari 60 negara, Argonne dikelola oleh UChicago Argonne, LLC untuk Kantor Sains Departemen Energi AS.

Kantor Ilmu Pengetahuan Departemen Energi AS adalah pendukung terbesar penelitian dasar dalam ilmu fisika di Amerika Serikat dan sedang berupaya untuk mengatasi beberapa tantangan paling mendesak di zaman kita. Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi https: // ener gy .gov / s c ience.


Diposting Oleh : http://54.248.59.145/

About the author